هرم انرژی چیست ؟ معرفی کامل + شرح جزئیات سطوح

هرم انرژی در واقع چرخه ی غذایی را در طبیعت نشان می دهد و 4 سطح مجزا دارد که هر کدام از سطوح آن در واقع نشان می دهد چه کسی به کس دیگر غذا می دهد. بنابراین تانما در این مطلب ضمن بیان تعریف کامل هرم انرژی، نکات مهم درباره هرم انرژی را نیز در زیر مطرح می کند؛

هرم انرژی چیست ؟

هرم انرژی نشان دهنده میزان انرژی متمرکز در یک توده زیستی جدید در تراز غذای جداگانه در اکوسیستم است. این هرم شامل قسمت های مختلفی است که هر کدام نشان دهنده تراز غذایی متفاوت هستند. این قسمت ها بر اساس این که "چه کسی به کس دیگر غذا می دهد " منظم شده اند. همه قسمت ها ارتفاع یکسان دارند اما پهنای آن ها بر اساس تعداد اجزای اندازه گیری شده متفاوت است.

هرم انرژی برای کیفیت بخشی به انتقال انرژی از یک موجود به موجود دیگر از طریق زنجیره غذایی استفاده می شود . انرژی به عنوان پهنای این هرم زمانی که به تراز های غذایی مختلف می رود، از قسمت پایین به بالای هرم کم کم کاهش پیدا می کند.

این انرژی از کجا می آید ؟

انرژی از خورشید وارد سیاره ما می شود. تولید کنندگان یا همان گیاهان در پایه هرم از نور خورشید برای تولید انرژی متابولیک از طریق فتوسنتز استفاده می کنند. بیشتر امواج خورشیدی دوباره به فضا بر می گردند و به گرما تبدیل می شوند. فقط یک الی دو درصد از امواج خورشیدی توسط فرایند های فتوسنتزی جذب می شوند و وارد غذا می گردند.

جزئیات سطوح هرم انرژی کدامند؟

راز های مختلفی در اکوسیستم های متفاوت وجود دارد و 4 سطح اصلی از هرم انرژی در این قسمت لیست شده است که نشان می دهد چگونه انرژی در یک اکوسیستم سالم جریان پیدا می کند:

سطح 1:تولید کنندگان

موجودات غذاساز تولید کنندگانی در یک زنجیره غذایی هستند. آن ها غذای خود را از طریق استفاده از انرژی طبیعی تولید می کنند. بهترین نمونه این تولید کنندگان اولیه ، گیاهان روی زمین و جلبک در آب است.

جلبک و گیاهان به جای اینکه موجودات دیگر را بخورند، از خاک و اقیانوس استفاده می کنند تا غذای خود را از طریق فتوسنتز تولید کنند اما در مورد نواحی از زمین چطور که هیچ گونه نور خورشیدی وجود ندارد ؟ مثل عمق دریا. در این قسمت تولیدکنندگانی وجود دارند که غذای خود را از طریق فرآیند های مختلفی به نام کموسنتز تولید می کنند که از متان به عنوان منبع انرژی به جای نور خورشید در فتوسنتز استفاده می نمایند.

سطح 2:مصرف کنندگان اولیه

تراز دوم هرم انرژی شامل مصرف کنندگان هستند. این ها گونه ای هستند که نمی توانند غذای خود را تولید کنند و وابسته به موجودات دیگر برای زنده ماندن هستند . حیواناتی مثل زرافه و بوفالو مصرف کنندگان اولیه محسوب می شوند.

آن ها فقط تولیدکنندگانی مثل گیاهان، باکتری و جلبک را می خورند. مصرف کنندگان اولیه بر اساس اکوسیستم خود متفاوت هستند. بعضی از این گونه های ملخ ، گیاهان جنگلی را مصرف می کنند. آن ها همچنین سایز مختلفی دارند که سایزشان ممکن است به اندازه ریزترین جانوران دریا و یا بزرگترین فیل ها باشد.

سطح 3:مصرف کنندگان ثانویه

مصرف کنندگان ثانویه گوشت خواران یا همه چیز خوار ها هستند که مصرف کنندگان اولیه را می خورند. گوشتخواران حیواناتی هستند که حیوانات دیگر را می خورند. همه چیزخوار ها را موجوداتی هستند که هم گیاه و حیوان می خورند. مثلاً انسان ها همه چیز خوار هستند و تولیدکنندگانی مثل گیاه را در کنار مصرف کنندگانی مثل حیوانات می خورند.

مار، موش و دارکوب همگی نمونه هایی از مصرف کنندگان ثانویه هستند. موش زمینی هم حیوان می خورد و هم گیاه و نمی تواند به عنوان مصرف کننده اولیه و ثانویه محسوب شود همچنین توسط دیگر مصرف کنندگان ثانویه همانند مار خورده می شود.

سطح 4:مصرف کنندگان ثالث

مصرف کنندگان ثالث آن هایی هستند که گوشت خواران دیگر را می خورند . آن ها هم مصرف کنندگان ثانویه و هم اولیه را به عنوان منبع اصلی غذا استفاده می کنند. عقاب طلایی یک نمونه بارز از مصرف کننده ثالث است زیرا روباه را می خورد که به تراز سوم غذایی در هرم انرژی مرتبط است .

انسان ها نیز طیف وسیعی از رژیم های غذایی را دارند و مواد غذایی را از هر تراز غذایی دریافت می کنند . همچنین می توانند در سطح دو سه یا چهار وجود داشته باشند. اگر افراد گیاه خواری را انتخاب کنند ، در تراز مصرف کنندگان اولیه قرار می گیرند و با خوردن غذاهایی مثل مرغ به مصرف کنندگان ثانویه تبدیل می شوند. اگر چه اگر آن مرد از حشره ها استفاده کند، انسان ها جزء مصرف کنندگان ثالث به حساب می آیند.

هرم انرژی را چگونه تحلیل کنیم؟

برای تحلیل هرم انرژی باید بگوییم که تقریباً ۹۰ درصد از انرژی تولید شده از فتوسنتز متابولیسم خود گیاهان استفاده می شود. انرژی باقی مانده در بافت ها ذخیره می شود و بنابراین زمانی که مصرف کنندگان اولیه گیاهان را می خورند ، فقط ۱۰ درصد از انرژی به آن ها منتقل می گردد.

از این ده درصدی که مصرف کنندگان می خورند، تقریبا ۹۰ درصد در متابولیسم آن ها استفاده می شود و فقط ۱۰ درصد در بافت آن ها ذخیره می شود که توسط مصرف کنندگان ثانویه خورده می شود. این سیکل در طول هرم ادامه پیدا می کند و هر مصرف کننده زیر مجموعه فقط ۱۰ درصد از انرژی تراز قبلی را دریافت می کند.

شکارچی هایی که در رأس هرم قرار دارند ، کم تر از ۰.۰۱ درصد انرژی اصلی خورشید را دریافت می کنند. تجزیه کنندگانی مانند قارچ، باکتری و کرم فقط مقدار کمی از انرژی باقی مانده در بافت گیاهان و حیوانات مرده را مصرف می کنند که به آن قانون ۱۰ درصد در اکولوژی گفته می شود. این قانون به این معناست زمانی که انرژی از یک تراز غذایی به تراز بعدی در اکوسیستم انتقال داده می شود، فقط ۱۰ درصد از انرژی عبور می کند.

جریان انرژی برای سالم نگه داشتن اکوسیستم بسیار حائز اهمیت است و هر چقدر که انرژی در تراز های پایینی بیشتر باشد، در نتیجه موجودات انرژی بیشتری را در هر سطح انتقال می دهند. این انرژی معمولا از طریق کالری ها در هر مترمربع در سال یا هر گرم در متر مربع در سال اندازه گیری می شوند.

موجودات نوک هرم چه موجوداتی هستند؟

هر موجود در رأس هرم انرژی ، همچنین در بالاترین نقطه انرژی قرار دارد. نقش آن ها در نگه داشتن جمعیت موجودات زنده در قلمرو خود بسیار حائز اهمیت است . نهنگ ، شیر، ببر ، خرس قطبی و کروکودیل نمونه های بارزی از این موجودات هستند.

نمونه واقعی از هرم انرژی کدام است؟

بیایید نگاهی به هرم انرژی واقعی سیلور اسپرینگ در فلوریدا بیاندازیم. آن ها جریان انرژی را از کیلوکالری در همه منابع در سال اندازه گیری می کنند. تولید کنندگان ۲۰۸۱۰ کیلوکالری دارند همان طور که در عکس می بینید ، درختان انرژی آن ها را از نور خورشید دریافت می کنند.

تیم تحقیقاتی روی انرژی ۳۳۶۸ کیلوکالری مطالعه کرده است که به سطح بعدی می رسد و برای مصرف کنندگان اولیه است. به این معنی که تقریباً ۱۶ درصد از انرژی به سطح بعدی می رسد. مصرف کنندگان ثانویه و ثالث هم به طور مشابه ۳۸۳ و ۲۱ کیلو کالری دریافت می کنند. به این معنا که مصرف کنندگان ثانویه ۱۱.۳ درصد از انرژی را از سطح قبلی می گیرند.

در حالی که مصرف کنندگان ثالث، ۵.۴ درصد از انرژی را از مصرف کنندگان ثانویه می گیرند و علاوه بر آن، طبقه تجزیه کنندگان هم وجود دارند که تقریباً ۵۰۶۰ کیلو کالری انرژی دریافت می کنند. یافته ها به طور کلی نشان می دهد که بهره وری اکولوژیکال تقریباً بین ۵ الی ۲۰ درصد است و بستگی به میزان بهره وری اکوسیستم دارد.

زنجیره ی غذایی جنگل گرمسیری

در جنگل های گرمسیری، گیاهان گرمسیری نقش تولید کنندگان اولیه را ایفا می کنند. حیوانات گیاه خوار مانند کاپی بارا (بزرگترین جونده ی جهان است و گاهی طولش به یک متر می رسد. این حیوان فاقد دم است.

این جانور ظاهری خوکچه مانند دارد و خوکچه هندی از خویشاوندان دور او می باشد. کاپی بارا اغلب نزدیک آب یافت می شود) از این گیاهان تغذیه می کنند و از آنها انرژی به دست می آورند. به نوبت، گوشت خواران اولیه مانند پلنگ راه راه آمریکایی (یک گربه سان وحشی است که در آمریکای مرکزی یافت می شود) از گیاه خواران تغذیه کرده و انرژی مورد نیاز خود را از آنها به دست می آورند.

گوشت خواران ثانویه نظیر جگوار یا پلنگ خال دار آمریکایی (بزرگ ترین جانور از تیره ی گربه سانان در قاره ی آمریکا که حیوانات شکارچی رأس نیز هستند)، به طور مشابه از گیاه خواران و هم چنین گوشت خواران اولیه تغذیه می کنند و از آنها انرژی به دست می آورند.

وقتی هر یک از این حیوانات می میرند، در نتیجه ی فعالیت های باکتریایی تجزیه و با خاک مخلوط می شوند. هنگامی که گیاهان جدید رشد می کنند، از مواد مغذی موجود در این خاک استفاده می کنند و کل چرخه از نو شروع می شود.

پیچیدگی های این اهرام به گونه ای است که بی نظمی در هر یک از سطوح می تواند منجر به بی نظمی در کل ساختار گردد. برای نمونه، کاهش جمعیت پلنگ راه راه و خال دار آمریکایی منجر به افزایش جمعیت کاپی بارا می شود. این کاپی باراها از گیاهان موجود درمنطقه تغذیه می کنند و باعث کاهش پوشش گیاهی می گردند.

راه های دیگر اندازه گیری انرژی کدام است؟

راه های دیگر تجزیه تحلیل اکوسیستم زیست توده است. به همین دلیل است که از هرم زیست توده استفاده می کنیم که کمیت زیست توده موجود در هر تراز را از اکوسیستم در یک زمان مشخص نشان می دهد.

زیست توده بیان گر میزان کلی ماده ارگانیک و زنده در یک اکوسیستم است. این انرژی معمولاً با کالری در هر مترمربع و گرم در هر متر مربع اندازه گیری می شود. هرم های زیست توده لزوماً به سمت بالا نیستند.

مثلا از تولید کنندگان در اکوسیستم هایی مثل دریاچه پایین تر از مصرف کنندگانی مثل ماهی ها و حشره هستند. زیرا عمر کوتاهی دارند اما تولید آنها بسیار سریع است. یکی از راه های تجزیه و تحلیل کردن اکوسیستم، تعداد هرم هاست. این تعداد نشان دهنده تعداد موجودات به صورت جداگانه از طریق زیست توده یا سایز موجود در هر تراز غذایی است.